Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

ПРОГРАММА КУРСА «МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ»

«МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ»

для специальности

факультет                            ПФЭ

кафедра       прикладной физики

курс                      3

семестр              5,6

лекции                66 час.                  диф. зачет (5 семестр), экзамен (6 семестр).

практические (семинарские)

занятия                33 часа

лабораторные занятия                   нет

ВСЕГО ЧАСОВ                       99

Программу составил д.ф.-м.н. профессор М.И.Пергамент

 

Программа обсуждена на заседании кафедры прикладной физики и одобрена на заседании Ученого Совета ФПФЭ

ПРОГРАММА КУРСА

 

«МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ»

1. Введение.

Методы исследований в экспериментальной физике. Методы и способы измерения и регистрации. Требования к достоверности экспериментальных данных и содержащейся в них информации. Косвенные данные, интерпретация, понятие модели. Случайная величина и случайная функция. Функции распределения и плотность вероятности. Неравенство Чебышева. Экспериментальные методы оценок математического ожидания и дисперсии.

2. Основные свойства измерительно-регистрирующих систем.

Линейные измерительно-регистрирующие системы, их важнейшие свойства. Стандартные сигналы, используемые для исследования линейных систем, их математические аналоги. Границы применимости. Воздействие и отклик в линейных системах. Аппаратная функция и связь входного и выходного сигналов. Запись уравнения свертки для временных и пространственных сигналов. Особенности решения уравнений этого типа. Фурье-образ функции. Обратное преобразование Фурье (восстановление). Функции, ограниченные по частоте и во времени (пространстве). Теорема Котельникова. Сумматорная форма записи Фурье преобразований. Коэффициент передачи, амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики, методы их измерения. Связь входного и выходного сигналов в фурье-пространстве. Неустойчивость решения при восстановлении входного сигнала по выходному. Особенности коэффициента передачи для четных вещественных функций. Коэффициент передачи в оптике. Линейные системы, не искажающие форму сигнала, "запаздывание". Шумы, их спектральные свойства и функции распределения. Скорость передачи информации по радиотехническим и оптическим каналам. Информационная емкость запоминающих устройств. Энергетическая цена информации.

3. Измерения в импульсных процессах.

Методы измерения временных интервалов. Измерения импульсных токов, напряжений и потоков энергии, калориметры. Измерения длительности фемтосекундных световых импульсов. Способы борьбы с наводками в импульсных системах.Аналого-цифровые преобразователи, системы сбора данных, стандарт КАМАК.

4. Фотографические методы исследования и скоростная фоторегистрация.

Скоростные методы оптико-механической регистрации: фоторегистраторы и кадровые камеры, растровые методы регистрации. Электроннооптические скоростные регистраторы и регистраторы использующие электрооптические эффекты, реализующие кадровые режимы и режимы фоторегистрации. Фотокатоды в электронно-оптических преобразователях: спектральная чувствительность, функция распределения фотоэлектронов по скоростям, точность амплитудных измерений. Хроматическая аберрация и пространственное разрешение, аппаратная функция, частотно-контрастная характеристика. Разброс времени пролета и временное разрешение. ПЗС-камеры: устройство, аппаратная функция, частотно-контрастная характеристика, шумы. Сенситометрические свойства фотослоев: почернение, характеристическая кривая, светочувствительность, спектральная чувствительность, невзаимозаместимость, аппаратная и частотно-контрастная функции. Методы измерений этих характеристик. Аппаратная функция и коэффициент передачи фотослоя. Зернистость фотослоя и оценка точности зарегистрированного изображения. Фотодиоды и фотоумножители, их конструкции, особенности применения.

5. Интерферометрия и теневые методы.

Типы интерферометров, основные уравнения, описывающие распределение интенсивности в интерференционной картине; неоднородность освещения, погрешности оптики. Конструкции интерферометров и методы их юстировки. Оптические схемы теневых методов и основные соотношения. Источники света для интерферометрических и теневых измерений и требования к ним.

6. Голографические методы измерения.

Фотослой в голографии. Получение голограмм и восстановление волновых фронтов. Основные уравнения голографии. Схемы восстановления в голографии. Операции в схеме восстановления - получение голографических интерферограмм, фильтрация при восстановлении. Соотношение сигнал/шум в голографической интерферометрии - дифракционная эффективность, чувствительность и шумы. Применение голографии в газовой динамике, физике плазмы, для кодирования и хранения информации.

7. Методы фурье-оптики и фурье-спектроскопии.

Предмет фурье-оптики, физические принципы преобразований Фурье в оптических схемах. Частотный анализ оптических систем. Пространственная фильтрация и оптическая обработка информации. Фильтры и оптические методы решения уравнения типа свертки. Фурье-анализ и интерферометрия; вычисление спектров по интерферограммам. Фурье-спектрометры - основные соотношения, аппаратурная реализация, области применения, преимущества и недостатки. Применение фурье-спектроскопии в исследованиях плазмы.

8. Зондирование электромагнитными волнами.

Распространение электромагнитных волн в конденсированных средах, газах и плазме. Диэлектрическая постоянная, ее особенности, дисперсионное соотношение. Поляризация и двулучепреломление. Область использования оптической и микроволновой интерферометрии. Методы фотоупругости и наблюдение динамики напряжений и деформаций. Рассеяние света на флуктуациях плотности в конденсированных средах, газах и плазме. Полное сечение рассеяния. Томсоновское и релеевское рассеяние, резонансная флуоресценция. Бриллюэновское рассеяние, стоксовы компоненты. Уравнения сохранения энергии и импульса при рассеянии. Рамановское рассеяние, коллективные явления в плазме и комбинационные частоты. Рассеяние света на движущихся электронах, уширение спектра рассеяного излучения при максвелловском распределении электронов по скоростям. Использование явлений рассеяния в методах измерений. Требования к источникам света.

9. Рентгеновские измерения.

Спектральная область и характерные особенности излучения, линейчатый и непрерывный спектры. Источники рентгеновского излучения. Детекторы: открытые ФЭУ, сцинтилляторы, газовые счетчики, каналовые детекторы, полупроводниковые детекторы, ЭОПы. Методы измерения спектрального состава рентгеновского излучения при детектировании. Спектрометры и монохроматоры с решетками и кристаллами. Фильтры и методы поглотителей. Оптика рентгеновских изображений: камеры-обскуры и объективы с отражательной оптикой. Метод кодирующих аппертур. Стандарты излучения и калибровка в рентгеновском диапазоне. Использование рентгеновских измерений в экспериментальной физике.

 

10. Корпускулярные методы измерения.

Масс-анализ в электрических и магнитных полях. Анализ заряженных и нейтральных частиц. Схемы анализаторов. Детекторы корпускулярного излучения, эффективность регистрации. Многоканальные магнитные анализаторы. Масс-спектрограф Томсона, методы регистрации парабол. Пролетный масс-спектрограф, основные соотношения, разрешение, чувствительность. Активные корпускулярные методы: "просвечивание", рассеяние, комбинированные методы.

11. Методы обработки результатов измерений.

Понятие модели, класс модели.  Интерпретация наблюдений. Методы сопоставления модели с экспериментальными данными.  Косвенный характер экспериментальных данных и обратные задачи, восстановление исходных сигналов.  Некорректно поставленные задачи, неустойчивость по Адомару и подход Тихонова. Регуляризация.  Типы обратных задач.  Первичная обработка экспериментальных данных.  Методы усреднения экспериментальных данных.  Фильтрация: локальные фильтры, винеровская фильтрация.  Погрешности усреднения, возникающие при винеровской фильтрации и использовании локальных фильтров.  Решение обратных задач методом подбора, кусочно-полиномиальная аппроксимация исходных сигналов (аппроксимация сплайнами).  Погрешности восстановленных сигналов.  Проблемы точности, верхняя и нижняя границы ошибок эксперимента. Учет априорных данных и информационных оценок при выборе коэффициента регуляризации и определении нижней границы возможной ошибки.  Квазиреальные эксперименты. 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Физика быстропротекающих процессов, "Мир", М, 1971.

2. А.А.Харькевич, Теоретические основы радиосвязи, Гостехтеориздат", М, 1957.

3. М.И.Пергамент, Методы исследования нестационарных потоков плазмы, в кн. Физика и применение плазменных ускорителей, "Наука и техника", Минск 1974.

4. С.Голдман, Теория информации,"ИЛ", М, 1957.

5. Г.С.Ландеберг, Оптика, "Наука", 1976.

6. М.Борн, Э.Вольф, Основы оптики, "Наука", 1970.

7. Р.Кольер, К.Беркхарт, Л.Линь, Оптическая голография, "Мир",М,1973.

8. Дж.Гудмен, Введение в фурье-оптику,"Мир", М,1970.

9. Р.Дж.Белл, Введение в фурье-спектроскопию, "Мир",М,1975.

10. А.Н.Зайдель, Г.В.Островская, Ю.И.Островский, Техника и практика спектроскопии,"Наука", М, 1972.

11. Диагностика плазмы, "Мир", М, 1967.

12. Методы исследования плазмы, М, 1971.

13. Л.Н.Пятницкий, Лазерная диагностика плазмы, "Атомиздат", 1976.

14. Э.В.Шпольский, Атомная физика, "Физматиз", М, 1963.

15. Б.Л.Вен дер Варден, Математическая статистика, "ИЛ",М,1967.

16. Ю.А.Розанов, Случайные процессы, "Наука", М, 1971.

17.  А.Н.Тихонов, В.Я.Арсенин, Методы решения некорректных задач, "Наука", М, 1974.

М.И.Пергамент, Информационные аспекты оптических изображений. Сб. Диагностика плазмы. Вып. 7, сс. 163-208, “Энергоатомиздат”, 1990

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика